JPH10652A - Ｒｉｍポリウレタン二色成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＩＭポリウレタン二色成形品において、使
用時に他物体により擦られることのある角張り部位の表
面部を摩耗しにくくし、外観上の不具合が生じないよう
にする。 【解決手段】 ステアリングホイール７０のポリウレタ
ン被覆７４は、減圧下のキャビティに表面部用ポリウレ
タン材料Ｕ1 を少量注入することにより形成された表面
部７５と、減圧下のキャビティに内部用ポリウレタン材
料Ｕ2 を注入することにより形成された内部７６とから
なるＲＩＭポリウレタン二色成形品である。スポーク部
７２の角張り部位７７は、パッド部８０の縁部８１が略
接触する位に近接しているため、自動車の振動等によっ
て、該パッド部８０の縁部８１と擦れ合うことがある。
そこで、角張り部位７７の表面部７５は、他部位の表面
部７５の平均厚さより厚く形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面部と内部とで
使用材料が異なるＲＩＭ（反応射出成形）ポリウレタン
二色成形品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、従来のステアリング
ホイールのポリウレタン被覆１００は、単一のポリウレ
タン材料によって、気泡の極めて少ないスキン層１０１
と気泡の多いコア部１０２とを同時にＲＩＭ成形してな
る、インテグラルスキンフォームが多かった。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】前記ポリウレタン被覆１００のうち、スポ
ーク部１０３の端末部の角張り部位１０４は、ステアリ
ングホイールの他部品であるパッド部１０５の縁部１０
６に対して略接触する位に近接しているため、自動車の
振動等によって、該パッド部１０５の縁部１０６と擦れ
合うことがある。

【０００４】ここで、インテグラルスキンフォームによ
るスキン層１０１は一般に薄く、特に１ｍｍ以上の厚さ
にすることは難しいため、スキン層１０１内における弾
性や衝撃吸収性は期待できない。このため、上記のよう
にスポーク部１０３の角張り部位１０４がパッド部１０
５の縁部１０６と擦れ合ったときに、該角張り部位１０
４のスキン層１０１が摩耗しやすく、長時間の使用によ
り外観が低下するという不具合があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、使用時に他物体
により擦られることのある角張り部位の表面部を摩耗し
にくくでき、外観上の不具合が生じないようにできるＲ
ＩＭポリウレタン二色成形品を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＲＩＭポリウレタン二色成形品は、減圧下
のキャビティに表面部用ポリウレタン材料を少量注入す
ることにより形成された表面部と、前記減圧下のキャビ
ティに内部用ポリウレタン材料を注入することにより形
成された内部とを備え、使用時に他物体により擦られる
ことのある角張り部位の表面部が、他部位の表面部の平
均厚さより厚く形成されたことを特徴とする。

【０００７】ここで、他部位の表面部の平均厚さは、表
面部用ポリウレタン材料の注入量を増減することによっ
て適宜変更できるが、０．２〜１．５ｍｍの範囲内とす
ることが好ましく、さらに０．５〜１．０ｍｍの範囲内
とすることが好ましい。０．２ｍｍに満たないと内部が
透けて見え、１．５ｍｍを越えるとコストが高くなるか
らである。

【０００８】そして、角張り部位の表面部の厚さは、前
記表面部用ポリウレタン材料の注入量の増減につれて変
更されうるが、１．５ｍｍ以上とすることが好ましい。
１．５ｍｍに満たないと、該表面部を摩耗しにくくする
効果が小さいからである。

【０００９】さらに、表面部用ポリウレタン材料を着色
材料とし、内部用ポリウレタン材料を無着色材料とすれ
ば、 一般に高価である着色材料の使用量を必要最少限
に節約でき、コストを削減できる。

【００１０】また、表面部用ポリウレタン材料を耐摩耗
性の高い材料とし、内部用ポリウレタン材料を耐摩耗性
の高くない材料とすれば、一般に高価である耐摩耗性の
高い材料の使用量を必要最少限に節約でき、コストを削
減できる。

【００１１】その他、例えば、表面部用ポリウレタン材
料をウレタン反応速度の高い材料とすれば、内部用ポリ
ウレタン材料の流動による表面部用ポリウレタン材料の
薄肉化を防止することができる。また、表面部用ポリウ
レタン材料に離型剤を混合すれば、離型性を向上させる
ことができる。また、表面部用ポリウレタン材料を耐光
性に優れた無黄変材料とすれば、表面部の変色を防ぐこ
とができる。また、表面部用ポリウレタン材料を抗菌剤
入り材料とすれば、衛生性を向上させることができる。
また、内部用ポリウレタン材料を高弾性材料とすれば、
ソフト感を向上させることができる。このように、種々
の材料を選択使用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をステアリングホイ
ールのポリウレタン被覆のＲＩＭポリウレタン二色成形
に具体化した実施形態例について、図１〜図７に基づい
て説明する。

【００１３】まず、本実施形態で製造されるステアリン
グホイール７０は、図４に示すように、リング部７１と
４本のスポーク部７２と中央部のパッド部８０とを備え
る。リング部７１及びスポーク部７２は、図７に示すよ
うに、両部に連続する芯金７３とポリウレタン被覆７４
とから構成され、ポリウレタン被覆７４は、後述するよ
うに減圧下のキャビティに表面部用ポリウレタン材料を
少量注入することにより形成された表面部７５と、減圧
下のキャビティに内部用ポリウレタン材料を注入するこ
とにより形成された内部７６とからなるＲＩＭポリウレ
タン二色成形品である。パッド部８０は、リング部７１
及びスポーク部７２とは別部品として形成され、スポー
ク部７２のポリウレタン被覆７４に対して機械的嵌合
（図示略）により取り付けられる。

【００１４】スポーク部７２のポリウレタン被覆７４の
端末部は階段状に形成されており、特に正面に現れる最
初の角張り部位７７は、パッド部８０の縁部８１が略接
触する位に近接しているため、自動車の振動等によっ
て、該パッド部８０の縁部８１と擦れ合うことがある。
そこで、この角張り部位７７の表面部７５の厚さは、他
部位の表面部７５の平均厚さである約０．７ｍｍより厚
い１．５〜５．０ｍｍとされている。

【００１５】上記ポリウレタン被覆７４を成形する成形
装置は、成形用金型１、真空箱１１、材料射出機構２１
等から構成されており、これら各部を順に詳述する。

【００１６】成形用金型１は上型２と下型３とに分割形
成されている。上型２と下型３のＰＬ面には、型閉じ時
にキャビティ４を形成するキャビティ面５と、キャビテ
ィ４へのゲート６とが形成されている。図２に２点鎖線
で示すように、上型２におけるポリウレタン材料の最終
充満位置にはベント孔７が形成されている。なお、図１
及び図２は図４のＩ−Ｉ線位置の断面図であって、ベン
ト孔７は図４に示した位置に対応する上型２にある。キ
ャビティ４は、リング部７１のポリウレタン被覆７４を
成形する部分と、スポーク部７２のポリウレタン被覆７
４を成形する部分とからなり、後者の部分は、図６に示
すように、上型２の傾斜した凹状キャビティ面５ａと下
型３の階段のような凸状キャビティ面５ｂとで形成され
る。

【００１７】次に、真空箱１１は上箱１２と下箱１３と
に分割形成され、上箱１２内には上型２が取付けられ、
下箱１３内には下型３が取付けられている。上箱１２及
び下箱１３は図示しない型締装置に取付けられており、
本実施形態では下箱１３が昇降することにより、上箱１
２及び下箱１３の開閉と、上型２及び下型３の開閉とが
同時に行われるようになっている。上箱１２の分割面に
形成された溝にはＯリング１４が取付けられ、真空箱１
１を閉じたとき、Ｏリング１４は下箱１３の分割面に当
接して上箱１２と下箱１３との間をシールする。

【００１８】下箱１３には吸引プラグ１５が取付けら
れ、この吸引プラグ１５には吸引ホース１６及びバルブ
１７を介して真空ポンプ１８が接続されている。また、
下箱１３には、真空箱１１の外部からベント孔７の付近
を目視し得る透視窓（図示略）が気密を保つように設け
られている。

【００１９】材料射出機構２１は、図５に示すような、
二つの三成分ミキシングヘッド２２を中央の注入機構５
５に接続してなる六成分ミキシングヘッド２０を備えて
いる。

【００２０】同図における上側の三成分ミキシングヘッ
ド２２は、表面部用ポリウレタン材料Ｕ1 を作成するも
ので、主成分としてのポリオール成分及びイソシアネー
ト成分と、第三成分とを混合できるようになっている。
着色材料は、第三成分としないで、ポリオール成分に配
合してもよい。本実施形態では、表面部用ポリウレタン
材料Ｕ1 が着色材料、無黄変材料かつ耐摩耗性の高い材
料となるように、各成分の組成が選択されており、さら
に適量の抗菌剤が混合されている。また、ポリオール主
成分又は第三成分に、適量の離型剤を添加することもで
きる。

【００２１】同図における下側の三成分ミキシングヘッ
ド２２は、内部用ポリウレタン材料Ｕ2 を作成するもの
で、主成分としてのポリオール成分及びイソシアネート
成分と、第三成分とを混合できるようになっている。本
実施形態では、内部用ポリウレタン材料Ｕ2 が無着色材
料、高弾性材料かつ耐摩耗性の高くない材料となるよう
に、各成分の組成が選択されている。

【００２２】上側及び下側の各三成分ミキシングヘッド
２２は、シリンダ２３とその先端に取付けられたボディ
２４とからなり、ボディ２４は先端に射出ノズル２５を
有している。ボディ２４の中心には貫通孔２６が形成さ
れ、該貫通孔２６にはシリンダ２３のピストン（図示
略）に取着されたスプール２８が摺動可能に挿入されて
いる。スプール２８外周の１８０度反対の位置には長手
方向に延びる一対の長溝２９が設けられている。ピスト
ンの往復動により、スプール２８は前進位置と後退位置
とに摺動し、後退したスプール２８の先方は後述する各
成分の混合室３０となる。

【００２３】ボディ２４の左右内部には円筒形状をなす
ポリオール成分用のノズル体３１とイソシアネート成分
用のノズル体３２とが相対向して設けられている。各ノ
ズル体３１，３２には混合室３０又は長溝２９に開口す
るテーパ状のオリフィスが形成されている。ボディ２４
の外面には各ノズル体３１，３２を保持するホルダ（図
示略）が装着され、これに挿通されたニードル３７の先
端がオリフィスの開度を加減するようになっている。ま
た、ボディ２４のノズル体３１，３２の隣りにはポリオ
ール成分用の還流穴３８とイソシアネート成分用の還流
穴３９とが形成され、いずれも長溝２９に開口してい
る。

【００２４】ノズル体３１及び還流穴３８にはホース４
１ａによりポリオール成分のタンク４１ｂとポンプ４１
ｃとが接続され、タンク４１ｂ→ポンプ４１ｃ→ノズル
体３１→長溝２９→還流穴３８→タンク４１ｂ、という
ポリオール成分の循環路が形成されている。ノズル体３
２及び還流穴３９にもホース４２ａによりイソシアネー
ト成分のタンク４２ｂとポンプ４２ｃとが接続され、タ
ンク４２ｂ→ポンプ４２ｃ→ノズル体３２→長溝２９→
還流穴３９→タンク４２ｂ、というイソシアネート成分
の循環路が形成されている。

【００２５】スプール２８の中心には第三成分の副吐出
孔５２が設けられている。副吐出孔５２の先端はスプー
ル２８の先端面に開口し、後端はスプール２８の途中部
外周に開口している。ボディ２４の後部には、スプール
２８の後退時にのみ副吐出孔５２の後端開口に連通する
導入孔５３が形成されている。導入孔５３にはホース４
３ａにより流量調整装置４３ｄ及びバルブ４３ｃを介し
て第三成分のタンク４３ｂが接続され、タンク４３ｂ内
はエア加圧装置４３ｅにより常時加圧されている。

【００２６】注入機構５５は、上下二つの射出ノズル２
５を結合するボディ５６を備え、ボディ５６の中心には
二つの射出ノズル２５が開口する貫通孔５８が形成さ
れ、該貫通孔５８にはシリンダ５９のピストン（図示
略）に取着されたスプール６０が摺動可能に挿入されて
いる。ボディ５６先端は細い射出ノズル５７となって、
下箱１３に形成された貫通孔４０を貫通して下型３のゲ
ート６に接続されている。注入機構５５と貫通孔４０と
は複数のＯリング５０によりシールされている。

【００２７】さて、上記成形装置を使用して行う本実施
形態のポリウレタン被覆のＲＩＭポリウレタン二色成形
方法について、工程順に説明する。

【００２８】 成形用金型１の上型２と下型３とを型
開きし、キャビティ面５に離型剤を塗布する。なお、表
面部用ＲＩＭポリウレタン材料Ｕ1 に適量の離型剤を添
加した場合には、この離型剤の塗布工程を省略すること
ができる。また、本実施形態では、キャビティ面に着色
材料を塗布する工程も省略できる。 下型３にステアリングホイール７０の芯金７３をセ
ットした後、上型２と下型３とを型閉じしてキャビティ
４を形成すると同時に、上箱１２と下箱１３とを閉じて
真空箱１１を密閉状態とする。 真空ポンプ１８により真空箱１１内を適当な真空度
まで減圧し、ベント孔７及び上型２と下型３のＰＬ面間
の隙間からキャビティ４を減圧雰囲気にする。

【００２９】 表面材料注入工程； 図５の上側の三
成分ミキシングヘッド２２で、スプール２８を後退させ
て、ノズル体３１からはポリオール成分を、ノズル体３
２からはイソシアネート成分をそれぞれ混合室３０に吐
出させ、またバルブ４３ｃを開いて、副吐出孔５２から
第三成分を混合室３０に吐出させ、これらを衝突混合さ
せて表面部用ポリウレタン材料Ｕ1 を作成する。なお、
下側の三成分ミキシングヘッド２２では、スプール２８
を前進させて各成分の吐出を止める。

【００３０】図１に示すように、キャビティ４の減圧を
引続いて行いながら、表面部用ポリウレタン材料Ｕ1 を
注入機構５５の射出ノズル５７から吐出させ、ゲート６
からキャビティ４に注入する。注入された表面部用ポリ
ウレタン材料Ｕ1 は、それまでの加圧状態からの急激な
圧力低下で材料Ｕ1 中の自然吸蔵ガスが突沸することに
より、キャビティ４に飛散してキャビティ面５の略全面
に平均厚さ約０．７ｍｍの薄膜状に付着し、ポリウレタ
ン被覆７４の表面部７５を形成する。この平均厚さは、
表面部用ポリウレタン材料Ｕ1 の注入量を増減すること
によって適宜変更できる。

【００３１】このとき、図６に示すように、下型３の凸
状キャビティ面５ｂの立ち上がり部における角状の内隅
部位５ｃには、付着した表面部用ポリウレタン材料Ｕ1
がその表面張力によって断面略三角形状に溜まるため、
厚さ１．５〜５．０ｍｍの角張り部位７７の表面部７５
となる。この厚さも、前記表面部用ポリウレタン材料Ｕ
1 の注入量の増減につれて変更されうる。

【００３２】注入された表面部用ポリウレタン材料Ｕ1
が硬化するための硬化時間をおく。このときの硬化は、
完全な硬化ではなく、後で注入する内部用ポリウレタン
材料Ｕ2 により連れ流されない程度の硬化でよい。

【００３３】 内部材料注入工程； 図５の下側の三
成分ミキシングヘッド２２で、スプール２８を後退さ
せ、上記と同様にポリオール成分とイソシアネート成分
と第三成分としての着色成分とを混合室３０に吐出さ
せ、これらを衝突混合させて内部用ポリウレタン材料Ｕ
2 を作成する。なお、上側の三成分ミキシングヘッド２
２では、スプール２８を前進させて各成分の吐出を止め
る。

【００３４】図２に示すように、キャビティ４の減圧を
引続いて行いながら、内部用ポリウレタン材料Ｕ2 を射
出ノズル５７から吐出させ、表面材料注入工程と同一の
ゲート６からキャビティ４に注入する。このとき、前記
の通り、表面部７５は内部用ポリウレタン材料Ｕ2 によ
り連れ流されない程度に硬化しているので、薄肉化が防
止される。

【００３５】注入された内部用ポリウレタン材料Ｕ2 の
うちキャビティ面５から離れた部分には、材料Ｕ2 中の
自然吸蔵ガスが減圧雰囲気下で突沸することにより、高
発泡のコア部が形成される。また、材料Ｕ2 のうちキャ
ビティ面５に近い部分には、減圧雰囲気下での脱ガス作
用により、低発泡の緻密部が形成される。このようにし
て、コア部と緻密部とからなるポリウレタン被覆７４の
内部７６が形成される（図７参照）。こうして、内部用
ポリウレタン材料Ｕ2 はキャビティ４に充満する。そし
て、内部用ポリウレタン材料Ｕ2 の流動先端部はベント
孔７から少し吹き出して硬化し、吹き出し部９が形成さ
れる。

【００３６】 脱型工程； 内部用ポリウレタン材料
Ｕ2 がキュアされるのを待って、図３に示すように、上
型２と下型３とを型開きすると同時に、上箱１２と下箱
１３とを開き、図４に示すように、ポリウレタン被覆７
４付きのステアリングホイール７０を取り出す。ポリウ
レタン被覆７４には内部用ポリウレタン材料Ｕ2 のゲー
ト残留部１０が付いてくるため、該ゲート残留部１０を
切除する。

【００３７】以上の通り、本実施形態によれば、角張り
部位７７の表面部７５の厚さが、他部位の表面部７５の
平均厚さである約０．７ｍｍより厚い１．５〜５．０ｍ
ｍとされており、角張り部位７７の表面部７５内におい
て適度な弾性や衝撃吸収性が得られるため、該角張り部
位７７の表面部７５が自動車の振動等によってパッド部
８０の縁部８１と擦れ合っても摩耗しにくい。従って、
長時間の使用によっても外観が低下するという不具合は
生じない。

【００３８】その他にも、本実施形態によれば、次のよ
うな効果が得られる。 (1) 成形前にキャビティ面５に着色材料を塗布する工程
を省略できる。 (2) 着色材料の使用量を必要最少限に節約でき、コスト
を削減できる。 (3) 一般に高価である無黄変材料の使用量を必要最少限
に節約でき、コストを削減できる。 (4) 一般に高価である耐摩耗性の高い材料の使用量を必
要最少限に節約でき、コストを削減できる。 (5) 表面部用ポリウレタン材料Ｕ1 に抗菌剤が含まれる
ので、衛生性を向上させることができる。 (6) 内部用ポリウレタン材料Ｕ2 に添加する老化防止剤
その他の添加物も削減できる。 (7) 内部用ポリウレタン材料Ｕ2 が高弾性材料よりなる
ので、ソフト感を向上させることができる。

【００３９】なお、本発明は前記実施形態の構成に限定
されず、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない
範囲で適宜変更して具体化することもできる。 （１）ステアリングホイールのポリウレタン被覆以外に
も、例えば、ステアリングホイールのパッド、コンソー
ルボックスやグローブボックスの蓋、アームレスト、エ
アスポイラー等の各種二色成形品のＲＩＭポリウレタン
成形に適用すること。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１のＲＩＭポ
リウレタン二色成形品によれば、使用時に他物体により
擦られることのある角張り部位の表面部を摩耗しにくく
でき、外観上の不具合が生じないようにできる。

【００４１】上記効果に加え、請求項２のＲＩＭポリウ
レタン二色成形品によれば、一般に高価である着色材料
の使用量を必要最少限に節約でき、コストを削減でき
る。

【００４２】また、請求項３のＲＩＭポリウレタン二色
成形品によれば、一般に高価である耐摩耗性の高い材料
の使用量を必要最少限に節約でき、コストを削減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るステアリングホイール
のポリウレタン被覆の表面部を形成する工程を示す図４
のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】同じく内部を形成する工程のＩ−Ｉ線断面図で
ある。

【図３】同じく脱型工程の断面図である。

【図４】同じく脱型工程の平面図である。

【図５】同成形に使用したミキシングヘッドの断面図で
ある。

【図６】図１の要部拡大断面図である。

【図７】同成形によるポリウレタン被覆の要部断面図で
ある。

【図８】従来のステアリングホイールのポリウレタン被
覆の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 成形用金型 ２ 上型 ３ 下型 ４ キャビティ ５ キャビティ面 ５ａ 凹状キャビティ面 ５ｂ 凸状キャビティ面 ５ｃ 内隅部位 １１ 真空箱 １２ 上箱 １３ 下箱 １８ 真空ポンプ ２０ 六成分ミキシングヘッド ２１ 材料射出機構 ７０ ステアリングホイール ７１ リング部 ７２ スポーク部 ７３ 芯金 ７４ ポリウレタン被覆 ７５ 表面部 ７６ 内部 ７７ 角張り部位 ８０ パッド部 ８１ 縁部 Ｕ1 表面部用ポリウレタン材料 Ｕ2 内部用ポリウレタン材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧下のキャビティに表面部用ポリウレ
   タン材料を少量注入することにより形成された表面部
   と、前記減圧下のキャビティに内部用ポリウレタン材料
   を注入することにより形成された内部とを備え、使用時
   に他物体によって擦られることのある角張り部位の表面
   部が、他部位の表面部の平均厚さより厚く形成されたこ
   とを特徴とするＲＩＭポリウレタン二色成形品。
2. 【請求項２】 前記表面部用ポリウレタン材料が着色材
   料であり、前記内部用ポリウレタン材料が無着色材料で
   ある請求項１記載のＲＩＭポリウレタン二色成形品。
3. 【請求項３】 前記表面部用ポリウレタン材料が耐摩耗
   性の高い材料であり、前記内部用ポリウレタン材料が耐
   摩耗性の高くない材料である請求項１又は２記載のＲＩ
   Ｍポリウレタン二色成形品。